一种全自动数字PCR仪的制作方法

一种全自动数字pcr仪
技术领域
1.本发明涉及数字pcr检测设备技术领域，特别是涉及一种全自动数字pcr仪。


背景技术：

2.数字pcr(digitalpcr，dpcr)是20世纪90年代末发展起来的一种核酸分子绝对定量技术，属于第三代pcr技术，该技术可理解为在大规模平行微反应器内进行单分子水平的荧光pcr扩增与计数式检测，相较于pcr技术，能够直接计数dna分子的个数，可实现样品的绝对定量分析。
3.数字pcr过程主要包括样品的分散、pcr扩增以及荧光信号的采集与数据分析，但是由于液滴生成、扩增和检测都需要用到不同的耗材，调用设备的不同功能模块，因此，目前的现有的数字pcr仪主要是将各个模块分散设置，通过机械手进行检测芯片的移动，不仅占用空间大，集成度低，并且操作困难，需要多个操作人员控制不同的模块。


技术实现要素：

4.本发明的目的是：提供一种全自动数字pcr仪，其不仅集成度高，占用面积小，且操作简单，使用便捷。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种全自动数字pcr仪，包括机架、进料仓、出料仓、制备模块、扩增模块、检测模块、机械手、芯片和控制装置；所述机架包括：第一底板、第二底板和支撑架，所述支撑架的一端连接在所述第一底板的顶面，另一端连接在所述第二底板的底面，在所述第二底板上还开设有沿第一方向贯穿的传输口；所述进料仓和所述出料仓沿第二方向间隔设置在所述第一底板的顶面；所述制备模块和所述扩增模块沿所述第二方向间隔设置在所述第一底板于所述第二底板之间，且所述制备模块和所述扩增模块在所述第二方向的间隙与所述传输口对应设置；所述检测模块安装在所述第二底板的顶面；所述机械手安装在所述支撑架上，用于移动所述芯片；所述芯片用于放置样品；所述进料仓、所述出料仓、所述制备模块、所述扩增模块、所述检测模块和所述机械手分别与所述控制装置电连接。
6.优选的，所述机械手包括：第一驱动装置、滑轨、夹持部和第二驱动装置；所述第一驱动装置安装在所述支撑架上，所述滑轨安装在所述第一驱动装置的输出端，所述第一驱动装置用于驱动所述滑轨沿所述第二方向移动；所述夹持部滑动连接于所述滑轨，所述第二驱动装置安装在所述滑轨上，用于驱动所述夹持部沿所述第一方向滑动，所述夹持部用于夹持所述芯片。
7.优选的，所述进料仓包括第一传送装置和第一底座，所述第一传送装置安装在所述第一底板的顶面，所述第一底座连接在所述第一传送装装置上，所述第一传送装置用于控制所述第一底座沿所述第二方向移动，在所述第一底座上设有若干个沿所述第二方向间隔放置的入料槽，所述入料槽用于放置所述芯片。
8.优选的，所述出料仓包括支架、第二传送装置和包装盒，所述第二传送装置安装在
所述第一底板的顶面，所述支架连接在所述第二传送装置上，所述包装盒可拆卸安装在所述支架上，所述第二传送装置用于控制所述支架沿所述第二方向移动，且随着所述支架的移动，所述包装盒能够突出于所述第一底板，所述包装盒用于放置所述芯片。
9.优选的，所述包装盒包括储存部和盖合部，所述储存部上设有若干个沿所述第二方向间隔设置的容置槽，所述容置槽用于放置所述芯片，所述盖合部转动连接于所述储存部的一侧，用于盖合封闭所述容置槽。
10.优选的，所述制备模块包括：第二底座、侧板、第一电机、第三驱动装置、制备台和下压头，所述第二底座安装在所述第一底板上，所述侧板设置在所述第二底座的顶面，所述第一电机安装在所述侧板上，所述下压头安装在所述第一电机的输出端，所述下压头用于制备和热封所述芯片，所述第一电机用于驱动所述下压头沿所述第一方向移动，所述第三驱动装置安装在所述第二底座的顶面，所述制备台连接在所述第三驱动装置上，所述第三驱动装置用于驱动所述制备台沿所述第二方向移动至与所述下压头相对应的位置，所述制备台用于放置所述芯片。
11.优选的，所述扩增模块包括：第一支座和多个扩增单元；所述第一支座的设置在所述第一底板的顶面，多个所述扩增单元沿所述第二方向间隔设置在所述第一支座的顶面，且多个所述扩增单元分别与所述控制装置电连接。
12.优选的，所述检测模块包括括第三底座、第二电机、第三电机、检测针、检测台和第四驱动装置；所述第三底座安装在所述第二底板上，所述第二电机安装在所述第三底座上，所述第三电机连接在所述第二电机的输出端，所述第二电机用于驱动所述第三电机沿第三方向移动，所述检测针连接在所述第三电机的输出端，所述第三电机用于控制所述检测针沿所述第一方向移动，所述第四驱动装置安装在所述第二底板上，且与所述检测台连接，用于驱动所述检测台移动至与所述检测针对应的位置。
13.优选的，所述检测台的顶面开设有若干个沿所述第二方向依次设置的检测槽，所述检测槽用于放置所述芯片，且与所述芯片的外部轮廓相适配。
14.优选的，所述控制装置包括触摸屏幕，所述进料仓、所述出料仓、所述制备模块、所述扩增模块、所述检测模块和所述机械手分别与所述触摸屏幕电连接。
15.本发明实施例一种全自动数字pcr仪，与现有技术相比，其有益效果在于：该装置通过在结构上采用分模块设计，将芯片中的样品制备、扩增及检测的工序分别设置在不同的模块进行，并且各模块既可以单独运行，也可以同时并行运行，不仅提高了运行效率，还提高了该装置的适应性，而且通过控制装置操控机械手和各模块的启停，使得整个装置使用简单、便捷，除此之外，该装置还通过机架中的第一底板、第二底板与支撑架，使进料仓、出料仓、制备模块、扩增模块、检测模块和机械手形成上下多层的立体式结构，提高了空间使用率和集成度，进一步减少了装置占用的面积。
附图说明
16.图1是本发明实施例的全自动数字pcr仪的主体结构示意图；
17.图2是本发明实施例的全自动数字pcr仪的爆炸图；
18.图3是本发明实施例的机械手的主体结构示意图；
19.图4是本发明实施例的进料仓和出料仓的主体结构示意图；
20.图5是本发明实施例的包装盒主体结构示意图；
21.图6是本发明实施例的制备模块的主体结构示意图；
22.图7是本发明实施例的扩增模块的主体结构示意图；
23.图8是本发明实施例的检测模块的主体结构示意图。
24.图中，1、机架；11、第一底板；12、第二底板；121、传输口；122、轨道；13、支撑架；2、进料仓；21、第一传送装置；22、第一底座；221、入料槽；3、出料仓；31、支架；32、第二传送装置；33、包装盒；331、储存部；3311、容置槽；332、盖合部；4、制备模块；41、第二底座；42、第二支座；43、侧板；44、第一电机；45、第三驱动装置；46、制备台；47、下压头；5、扩增模块；51、第一支座；52、扩增单元；521、样本台；522、热盖；6、检测模块；61、第三底座；62、第二电机；63、连接架；64、第三电机；65、检测针；66、检测台；67、第四驱动装置；7、机械手；71、第一驱动装置；711、转动电机；712、带体；713、从动转轴；714、传动杆；72、滑轨；721、固定块；722、滑块；73、夹持部；74、第二驱动装置；8、间隙；9、芯片；x、第一方向；y、第二方向；z、第三方向。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
26.在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用的术语“上”“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
28.如图1和图2所示，一种全自动数字pcr仪，包括机架1、进料仓2、出料仓3、制备模块4、扩增模块5、检测模块6、机械手7、芯片9和控制装置；机架1包括：第一底板11、第二底板12和支撑架13，支撑架13的一端连接在第一底板11的顶面，另一端连接在第二底板12的底面，在第二底板12上还开设有沿第一方向x贯穿的传输口121；进料仓2和出料仓3沿第二方向y间隔设置在第一底板11的顶面；制备模块4和扩增模块5沿第二方向y间隔设置在第一底板11于第二底板12之间，且制备模块4和扩增模块5在第二方向y的间隙8与传输口121对应设置；检测模块6安装在第二底板12的顶面；机械手7安装在支撑架13上，用于移动芯片9；芯片9上设有用于放置样品的放样孔；进料仓2、出料仓3、制备模块4、扩增模块5、检测模块6和机械手7分别与控制装置电连接。
29.基于上述方案，该装置通过在结构上采用分模块设计，将芯片9中的样品制备、扩增及检测的工序分别设置在不同的模块进行，并且各模块既可以单独运行，也可以同时并行运行，不仅提高了运行效率，还提高了该装置的适应性，而且通过控制装置操控机械手7和各模块的启停，使得整个装置使用简单、便捷，除此之外，该装置还通过机架1中的第一底板11、第二底板12与支撑架13，使进料仓2、出料仓3、制备模块4、扩增模块5、检测模块6和机械手7形成上下多层的立体式结构，提高了空间使用率和集成度，进一步减少了装置占用的
面积。
30.如图3所示，为了使得机械手7更加灵活，机械手7包括：第一驱动装置71、滑轨72、夹持部73和第二驱动装置74；第一驱动装置71安装在支撑架13上，滑轨72安装在第一驱动装置71的输出端，第一驱动装置71用于驱动滑轨72沿第二方向y移动；夹持部73滑动连接于滑轨72，第二驱动装置74安装在滑轨72上，用于驱动夹持部73沿第一方向x滑动，夹持部73用于夹持芯片9，通过第一驱动装置71和第二驱动装置74使得机械手7能够灵活进行移动，特别说明，为了保证机械手7能够更加准确的夹持到芯片9，在夹持部73上朝向芯片9的一侧还设置有检测设备，检测设备与控制装置电连接，用于检测机械手7的对应位置是否有芯片9。
31.如图3所示，为了便于使用，第一驱动装置71包括转动电机711、带体712和从动转轴713，转动电机711和从动转轴713沿第二方向y间隔设置在支撑架13上，带体712传动绕于转动电机711的输出端和从动转轴713，滑槽上背离制备模块4的一侧设有固定块721，固定块721安装在带体712上，且能够随着带体712在第二方向y上移动。
32.如图3所示，为了使机械手7更加稳定，第一驱动装置71还包括传动杆714，传动杆714沿第二方向y延伸，且传动杆714的两端分别安装在支撑架13上，传动杆714与带体712沿第一方向x间隔设置，滑槽上背离制备模块4的一侧还设有滑块722，滑块722滑动连接于传动杆714。
33.如图4所示，为了便于使用，进料仓2包括第一传送装置21和第一底座22，第一传送装置21安装在第一底板11的顶面，第一底座22连接在第一传送装装置上，第一传送装置21用于控制第一底座22沿第二方向y移动，在第一底座22上设有若干个沿第二方向y间隔放置的入料槽221，入料槽221用于放置芯片9，当进行芯片9补料时，第一传送装置21控制入料槽221突出于第一底板11，当完成补料后，第一传送装置21控制入料槽221突出于第一底板11。
34.如图4所示，为了便于使用，出料仓3包括支架31、第二传送装置32和包装盒33，第二传送装置32安装在第一底板11的顶面，支架31连接在第二传送装置32上，包装盒33可拆卸安装在支架31上，第二传送装置32用于控制支架31沿第二方向y移动，且随着支架31的移动，包装盒33能够突出于第一底板11，包装盒33用于放置芯片9。
35.如图5所示，为了避免芯片9对设备造成污染，包装盒33包括储存部331和盖合部332，储存部331上设有若干个沿第二方向y间隔设置的容置槽3311，容置槽3311用于放置芯片9，盖合部332转动连接于储存部331的一侧，用于盖合封闭容置槽3311，以便于对芯片9进行打包处理，特别说明的是，包装盒33可以是一次使用也可以是多次使用。
36.如图6所示，为了便于使用，制备模块4包括：第二底座41、侧板43、第一电机44、第三驱动装置45、制备台46和下压头47，第二支座42一端安装在第一底板11的顶面，另一端安装在第二底座41的底面，侧板43设置在第二底座41的顶面，第一电机44安装在侧板43上，下压头47安装在第一电机44的输出端，下压头47用于制备和热封芯片9，第一电机44用于驱动下压头47沿第一方向x移动，第三驱动装置45安装在第二底座41的底面，制备台46连接在第三驱动装置45上，第三驱动装置45用于驱动制备台46沿第二方向y移动至与下压头47相对应的位置，制备台46用于放置芯片9，特别说明的是，下压头47上设置有加热装置，当下压头47制备芯片9中的样品时，加热装置会加热使芯片9中的热流道进行密封。
37.如图7所示，为了便于使用，扩增模块5包括：第一支座51和多个扩增单元52；所述
第一支座51的设置在所述第一底板11的顶面，多个所述扩增单元52沿所述第二方向y间隔设置在所述第一支座51的顶面，且多个所述扩增单元52分别与所述控制装置电连接，扩增单元52包括样本台521和热盖522，样本台521的顶部敞开，用于放置芯片9，热盖522转动连接于样本台521的一侧，热盖522用于封盖和扩增芯片9，多个扩增单元52可以共同工作也可以单独工作。
38.如图8所示，为了便于使用，检测模块6包括第三底座61、第二电机62、连接架63、第三电机64、检测针65、检测台66和第四驱动装置67；第三底座61安装在第二底板12上，第二电机62安装在第三底座61上，且与连接架63连接，用于驱动连接架63沿第三方向z移动，第三电机64安装在连接架63上，检测针65连接在第三电机64的输出端，第三电机64用于控制检测针65沿第一方向x移动，在第二底板12的顶面还设有沿第二方向y延伸的轨道122，检测台66滑动连接于轨道122，第四驱动装置67安装在第二底板12上，且与检测台66连接，用于驱动检测台66沿轨道122滑动至与检测针65对应的位置。
39.如图8所示，为了增加检测数量，检测台66的顶面开设有若干个沿第二方向y依次设置的检测槽，检测槽用于放置芯片9，且与芯片9的外部轮廓相适配。
40.可选的，为了便于使用，控制装置(附图中未示出)包括触摸屏幕(附图中未示出)，进料仓2、出料仓3、制备模块4、扩增模块5、检测模块6和机械手7分别与触摸屏幕电连接。
41.综上，本发明实施例提供一种全自动数字pcr仪，其通过在结构上采用分模块设计，将芯片9的样品制备、扩增及检测的工序分别设置在不同的模块进行，并且各模块既可以单独运行，也可以同时并行运行，不仅提高了运行效率，还提高了该装置的适应性，而且通过控制装置操控机械手7和各模块的启停，使得整个装置使用简单、便捷，除此之外，该装置还通过机架1中的第一底板11、第二底板12与支撑架13，使进料仓2、出料仓3、制备模块4、扩增模块5、检测模块6和机械手7形成上下多层的立体式结构，提高了空间使用率和集成度，进一步减少了装置占用的面积。
42.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种全自动数字pcr仪，其特征在于，包括：机架、进料仓、出料仓、制备模块、扩增模块、检测模块、机械手、芯片和控制装置；所述机架包括：第一底板、第二底板和支撑架，所述支撑架的一端连接在所述第一底板的顶面，另一端连接在所述第二底板的底面，在所述第二底板上还开设有沿第一方向贯穿的传输口；所述进料仓和所述出料仓沿第二方向间隔设置在所述第一底板的顶面；所述制备模块和所述扩增模块沿所述第二方向间隔设置在所述第一底板于所述第二底板之间，且所述制备模块和所述扩增模块在所述第二方向的间隙与所述传输口对应设置；所述检测模块安装在所述第二底板的顶面；所述机械手安装在所述支撑架上，用于移动所述芯片；所述芯片用于放置样品；所述进料仓、所述出料仓、所述制备模块、所述扩增模块、所述检测模块和所述机械手分别与所述控制装置电连接。2.根据权利要求1所述的全自动数字pcr仪，其特征在于，所述机械手包括：第一驱动装置、滑轨、夹持部和第二驱动装置；所述第一驱动装置安装在所述支撑架上，所述滑轨安装在所述第一驱动装置的输出端，所述第一驱动装置用于驱动所述滑轨沿所述第二方向移动；所述夹持部滑动连接于所述滑轨，所述第二驱动装置安装在所述滑轨上，用于驱动所述夹持部沿所述第一方向滑动，所述夹持部用于夹持所述芯片。3.根据权利要求1所述的全自动数字pcr仪，其特征在于，所述进料仓包括第一传送装置和第一底座，所述第一传送装置安装在所述第一底板的顶面，所述第一底座连接在所述第一传送装装置上，所述第一传送装置用于控制所述第一底座沿所述第二方向移动，在所述第一底座上设有若干个沿所述第二方向间隔设置的入料槽，所述入料槽用于放置所述芯片。4.根据权利要求1所述的全自动数字pcr仪，其特征在于，所述出料仓包括支架、第二传送装置和包装盒，所述第二传送装置安装在所述第一底板的顶面，所述支架连接在所述第二传送装置上，所述包装盒可拆卸安装在所述支架上，所述第二传送装置用于控制所述支架沿所述第二方向移动，且随着所述支架的移动，所述包装盒能够突出于所述第一底板，所述包装盒用于放置所述芯片。5.根据权利要求4所述的全自动数字pcr仪，其特征在于，所述包装盒包括储存部和盖合部，所述储存部上设有若干个沿所述第二方向间隔设置的容置槽，所述容置槽用于放置所述芯片，所述盖合部转动连接于所述储存部的一侧，用于盖合封闭所述容置槽。6.根据权利要求1所述的全自动数字pcr仪，其特征在于，所述制备模块包括：第二底座、侧板、第一电机、第三驱动装置、制备台和下压头，所述第二底座安装在所述第一底板上，所述侧板设置在所述第二底座的顶面，所述第一电机安装在所述侧板上，所述下压头安装在所述第一电机的输出端，所述下压头用于制备和热封所述芯片，所述第一电机用于驱动所述下压头沿所述第一方向移动，所述第三驱动装置安装在所述第二底座的顶面，所述制备台连接在所述第三驱动装置上，所述第三驱动装置用于驱动所述制备台沿所述第二方向移动至与所述下压头相对应的位置，所述制备台用于放置所述芯片。
7.根据权利要求1所述的全自动数字pcr仪，其特征在于，所述扩增模块包括：第一支座和多个扩增单元；所述第一支座的设置在所述第一底板的顶面，多个所述扩增单元沿所述第二方向间隔设置在所述第一支座的顶面，且多个所述扩增单元分别与所述控制装置电连接。8.根据权利要求1所述的全自动数字pcr仪，其特征在于，所述检测模块包括第三底座、第二电机、第三电机、检测针、检测台和第四驱动装置；所述第三底座安装在所述第二底板上，所述第二电机安装在所述第三底座上，所述第三电机连接在所述第二电机的输出端，所述第二电机用于驱动所述第三电机沿第三方向移动，所述检测针连接在所述第三电机的输出端，所述第三电机用于控制所述检测针沿所述第一方向移动，所述第四驱动装置安装在所述第二底板上，且与所述检测台连接，用于驱动所述检测台移动至与所述检测针对应的位置。9.根据权利要求8所述的全自动数字pcr仪，其特征在于，所述检测台的顶面开设有若干个沿所述第二方向依次设置的检测槽，所述检测槽用于放置所述芯片，且与所述芯片的外部轮廓相适配。10.根据权利要求1所述的全自动数字pcr仪，其特征在于，所述控制装置包括触摸屏幕，所述进料仓、所述出料仓、所述制备模块、所述扩增模块、所述检测模块和所述机械手分别与所述触摸屏幕电连接。

技术总结
本发明涉及数字PCR检测设备技术领域，公开了一种全自动数字PCR仪，包括：机架、进料仓、出料仓、制备模块、扩增模块、检测模块、机械手、芯片和控制装置；该装置通过在结构上采用分模块设计，将芯片样本制备、扩增及检测的工序分别设置在不同的模块进行，并且各模块既可以单独运行，也可以同时并行运行，不仅提高了运行效率，还提高了该装置的适应性，而且通过控制装置操控机械手和各模块的启停，使得整个装置使用简单、便捷，除此之外，该装置还通过机架中的第一底板、第二底板与支撑架，使进料仓、出料仓、制备模块、扩增模块、检测模块和机械手形成上下多层的立体式结构，提高了空间使用率和集成度，进一步减少了装置占用的面积。进一步减少了装置占用的面积。进一步减少了装置占用的面积。


技术研发人员：关国坚 郑世阳 何辉 许少飞 赖炳权
受保护的技术使用者：广东永诺医疗科技有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/8/24